CN101575860A - 测斜管埋置施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及监测施工领域，特别是指适用于监测地表沉降的测斜管的一种埋置施工方法，本发明根据测斜管的埋置轨迹，将测斜管设置在套管内，在牵引测斜管入孔道时，使用套管式拖管，即不直接牵拉测斜管，而是通过对内部含有测斜管的套管的牵拉，将套管和测斜管一起拉出孔道，然后在套管与测斜管之间间隙内灌满泥浆，并使套管剥离，使测斜管就位，本发明可使测斜管准确就位，不发生扭转，不影响监测准确性。

Description

测斜管埋置施工方法

技术领域

本发明涉及监测施工领域，具体的是指适用于监测地表沉降的测斜管的一种埋置施工方法。

背景技术

在工程施工中，尤其是地下施工中，常采用各种监测方法以预防及监测因施工而导致的地表沉降等问题，比如单桩沉降分析、群桩沉降分析等，这种方法容易导致误差较大，而且必须绕开已有建(构)筑物。通常也采用埋置测斜管测算沉降，比如在高速路施工时，通常在地基底部埋置一直线型的测斜管监测沉降。但在地表有高大建筑或者长度跨度较大难以穿越时，桩的定位或测斜管的埋置就显得困难，一般施工中常以经验法则避免该处沉降监测问题。

比如在隧道的施工中，由于处在大城市高密度楼宇地基下，施工环境复杂，地表沉降监测问题更加得以凸显。监测深层土体沉降和位移量可以了解盾构掘进过程中土层扰动的范围和影响程度，但监测设备难以安置就位，且工程施工安全极其重要。使用水平测斜仪进行水平测斜监测，虽然能够保证开挖土体地表的非开挖性，但具有准确性难以保证的局限。由于测斜管在牵引过程中会发生扭转，使得监测准确性受到很大影响，因而测斜管的埋置施工显得十分重要，尤其是在要保证非开挖情况下。

发明内容

本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种测斜管埋置施工方法，根据测斜管的埋置轨迹，将测斜管设置在套管内，在牵引测斜管入孔道时，使用套管式拖管，即不直接牵拉测斜管，而是通过对内部含有测斜管的套管的牵拉，将套管和测斜管一起拉出孔道，然后在套管与测斜管之间间隙内灌满泥浆，并使套管剥离，使测斜管就位，本发明可使测斜管准确就位，不发生扭转，不影响监测准确性。

本发明目的实现由以下技术方案完成：

一种测斜管埋置方法，按照以下步骤进行：首先根据测斜管预埋位置，设计测斜管埋置轨迹，并选择确定入钻点、出土点位置；然后钻机从入钻点沿设计轨迹钻进直到出土点，完成导向孔的施工，并进行扩孔护壁，形成测斜管埋置孔洞，所述测斜管埋置孔洞位于被监测地表下方；之后，安装回扩器及分动器，所述分动器后接套管，测斜管设置在所述套管内，形成套管式拖管，开动钻机将套管式拖管一次性拖入孔洞中；最后，在孔壁和套管，套管与测斜管之间间隙内均灌满填充物，拆除分动器及回扩器，将套管拉出，测斜管就位。

在将套管拉出时，控制回拖速度和拉力，并利用套管与测斜管之间注入的泥浆的润滑作用，以减轻测斜管在施工中发生的扭转，并避免脱扣的发生。

在将套管式拖管拖入孔洞中前，将所述测斜管前端封闭。

本发明的优点是，针对较为特殊的测斜管埋置环境，有效地解决了测斜管的埋置难题，使测斜管准确就位，不发生过量偏移、扭转，有效监测深层土体沉降和位移量，了解土层扰动的范围和影响程度。

附图说明

图1为本实施例中隧道盾构施工环境与测斜管埋置位置示意图；

图2为实施例的导向孔钻进示意图；

图3为实施例的钻机场地布置示意图；

图4为套管式拖管示意图。

具体实施方式

以下结合附图通过实施例对本发明特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：

图1-4中标号1-16表示的是：滑行道1、北线隧道设计中心线2、北线隧道结构边线3、南线隧道设计中心线4、南线隧道结构边线5、水平定向钻6、钻杆7、入钻点8、套管9、钻杆10、钻头11、出土点12、PE套管13、监测管14、分动器15、回扩器16。

隧道的施工过程中，在盾构顶进时，需要对其上方的道路沉降进行监测。在本实施例中，需要监测隧道盾构施工推进时机场滑行道1下方地层的沉降。由于不能在滑行道上安装桩柱，也没有在滑行道施工前预先设计在滑行道下方设置埋置测斜管，增添了沉降的监测难度。目前，在针对隧道施工的监测中还未见到使用测斜管监测沉降，在本实施例中，特别设计了测斜管的曲线放置轨迹，绕过被监测地表的构筑物即滑行道1。在设计时，根据施工时钻杆的曲率半径以及施工要求精心设计测斜管埋置曲线轨迹，设计整条下凸抛物线设计轨迹，并做到平缓圆滑，便于之后测斜管的就位及有利于测斜管与套管的剥离。

在本实施例中，为了获得较详尽沉降数据，准备在盾构上方，道路下方放置测斜管，放置方法采用定向钻施工方法。如图1所示，在穿越的滑行道下方拟采用非开挖技术形成A、B、C共3组监测剖面，其中A剖面垂直隧道盾构方向埋设，其埋设深度为地表下约7m处，B、C监测剖面分别平行南北线隧道盾构方向埋设，分别与北线隧道设计中心线2、北线隧道结构边线3及南线隧道设计中心线4、南线隧道结构边线5方向平行，其埋设深度为地表下约5m处，A的施工长度为110米，B、C的施工长度为125米。3组监测剖面中，水平钻孔内埋入ABS材质的测斜管，使用活动式测斜仪人工监测滑行道下方土体在垂直方向上的沉降。测斜管埋置的施工区域就在建机场滑行道1两侧。

如图2所示为本实施例的导向孔钻进示意图，严格按照测斜管埋置轨迹钻进，其中，测斜管的曲率半径不得小于120米。

本实施例中，施工方法及施工步骤如下：

1)根据测斜管预埋位置，设计测斜管埋置轨迹，选择确定入钻点8、出土点12的位置。

轨迹设计主要是设计路线的纵断面位置尺寸，需考虑的因素有平面位置、埋深的要求、地下公用管线的影响、钻杆和管材的弯曲半径等。将钻孔路线的轨迹设计预案及修正结果资料报监理、设计部门审批。并做好线路的放样、水准点的引点等工作。

根据实际情况，东西向钻进时，将钻机放置于机场滑行道的东侧，为入钻点，钻机及附属设备依次向北摆放，出土点位于现围墙及盾构工作坑中间。南北向钻进时，钻机放置于北侧，为入钻点，出土点位于南侧。钻机场地布置如图3所示。

2)钻机从入钻点沿设计轨迹钻进直到出土点，完成导向孔的施工，并进行扩孔护壁，形成测斜管埋置孔洞，所述测斜管埋置孔洞位于盾构上方、被监测地表下方位置。

在导向孔的施工时，如图2所示，钻机钻杆10从入土点，钻头11沿着设计轨迹钻进直到出土点。司钻根据导向仪传递的有关钻头参数，调整实际钻进轨迹与设计轨迹的偏差，确保钻孔的正确钻进。在导向孔施工时，先做好地面测量和放线工作，精心操作导向仪，引入实时导向控制等技术，控制钻的转速，给进力和水压，使导向孔按照设计的轨迹施工。

为保证左右方向，在出入钻点之间每隔6米设一明显标记。每钻进一根钻杆，方向至少探测二次。对探测点作好标记。严格记录钻进过程中的扭矩、推力、泥浆流量、泥浆压力、方向改变量。

在导向孔的施工过程中，泥浆是水平定向穿越的血液。其主要功能包括润滑、冷却钻头钻具、稳定孔壁和悬浮、携带泥屑。按操作要求及地质情况配制方案，确定正确的混合次序，按不同的地层配制出符合要求的泥浆是成功施工的关键。水平定向穿越的成孔信赖于钻具对周围土壤的切削和挤压。泥浆的重要作用之一就是悬浮和携带钻屑，并且让混合后的钻屑变成流动的泥浆排出孔外，既提供润滑，减少阻力，同时残留在孔中的泥浆还可以起到平衡地层压力，防止塌孔的作用。要时时控制全面的钻机状态的变化，调节各种参数，尽量在安全的情况下降低泥浆的压力。

导向孔完成后，即在地下形成一较小的圆孔通道，根据钻孔轨迹和数据记录，确定此导向孔是否可用。接下来进行的就是扩孔护壁，在孔洞形成后，将导向头卸下，换上一钻头11，钻头孔径比孔洞大一号，然后将钻头回拖至初始位置，卸下该钻头，换上更大的钻头，来回几次直至达到所需孔径为止。在钻进和回扩过程中，需用水泵注水通过钻杆10自身的孔眼至钻头喷射到钻头11周围的泥土中润滑钻杆，为了防止塌孔，在水中可加入TERRA等稀释粉，该粉具有固化洞壁的作用。

3)安装回扩器16及分动器15，所述分动器后接套管13，测斜管14设置在所述套管内，形成套管式拖管，开动钻机将套管式拖管一次性拖入孔洞中。

参照图4的套管式拖管示意图，按以下步骤将测斜管拖入孔内：首先，安装回扩器及分动器；然后将分动器后接PE套管，测斜管设置在所述套管内，形成套管式拖管；最后，在可拉动的最小拉力下，开动钻机将套管及测斜管一次性拖入孔洞中，并拆除分动器及回扩器。

施工时，套管材质为PE管，其直径略大于测斜管直径，连接方式为电熔。可事先将套管和测斜管按所需长度连接好，将测斜管放于套管内，在套管和测斜管两端钻孔用螺栓固定，使测斜管在套管内不发生旋转，并将所述测斜管前端封闭。最后将内含测斜管的套管摆放在回拖孔口，其中测斜管管径OD90，尾端系绳索穿在PE套管内部，随套管一起进入孔内；

待拉入的监测器械需要有一定的保护装置，能承受约15T左右的拉力，待拉入的测斜管需能承受曲率半径为120米的弯曲。

4)在孔壁与套管、套管与测斜管之间间隙内均灌满填充物。

在将套管从前段拉出时，在孔壁与套管、套管及测斜管中间的孔隙内灌入泥浆，来固定测斜管位置，减少套管拉出时对测斜管的摩擦力。

5)将套管拉出，测斜管就位。

孔隙之间灌入泥浆后，在不破坏测斜管的前提下拉出套管9，使测斜管就位。施工中，测斜管可能会发生少量扭转，利用套管间隙注入泥浆润滑及控制回拖速度和拉力，尽可能的减小对测斜管的摩擦力引起的扭转，并避免脱扣的发生。

按设计要求将三个测斜管埋置工程全部完成后，将设备按顺序依次撤离出场，本实施例施工完成。

在本实施例中，测斜管的埋置施工使用技术简易，价格低廉，十分适合绕开建(构)筑物采用非开挖技术的监测。有效地解决了测斜管的埋置难题，使测斜管准确就位，不发生过量偏移、扭转。

Claims (2)

1.一种测斜管埋置施工方法，其特征是按照以下步骤进行：

(1)根据测斜管预埋位置，设计测斜管埋置轨迹，并选择确定入钻点、出土点位置；

(2)钻机从入钻点沿设计轨迹钻进直到出土点，完成导向孔的施工，并进行扩孔护壁，形成测斜管埋置孔洞，所述测斜管埋置孔洞位于被监测地表下方；

(3)安装回扩器及分动器，所述分动器后接套管，测斜管设置在所述套管内，形成套管式拖管，开动钻机将套管式拖管一次性拖入孔洞中；

(4)在孔壁和套管，套管与测斜管之间间隙内均灌满填充物；

(5)将套管拉出，测斜管就位。

2.如权利要求1所述的一种斜测管埋置施工方法，其特征在于在将套管式拖管拖入孔洞中时，将所述测斜管前端封闭。

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